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2019-2020年高中物理 2.1《實(shí)驗(yàn) 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律》教案 新人教版必修1 ［教學(xué)目標(biāo)］ 一、知識(shí)目標(biāo) 1、根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并熟練操作。 2、會(huì)運(yùn)用已學(xué)知識(shí)處理紙帶，求各點(diǎn)瞬時(shí)速度。 3、會(huì)用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想。 二、能力目標(biāo) 1、初步學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成某種規(guī)律的探究方法。 2、對(duì)打出的紙帶，會(huì)用近似的方法得出各點(diǎn)瞬時(shí)速度。 三、德育目標(biāo) 1 、通過(guò)對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)思考問(wèn)題的習(xí)慣，并鍛煉其思考的全面性、準(zhǔn)確性與邏輯性。 2、通過(guò)對(duì)紙帶的處理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生靈活地運(yùn)用科學(xué)方法來(lái)研究問(wèn)題，解決問(wèn)題，提高創(chuàng)新意識(shí)。 3、在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的猜測(cè)過(guò)程中，提高學(xué)生合作能力。 ［教學(xué)重點(diǎn)］ 對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)的處理 ［教學(xué)難點(diǎn)］ 1、各點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算。 2、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究。 ［課時(shí)安排］ 2課時(shí) ［教學(xué)過(guò)程］ 一、導(dǎo)入新課 物體的運(yùn)動(dòng)通常是比較復(fù)雜的。放眼所見，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律各不相同。在生活中，人們跳遠(yuǎn)助跑、水中嬉戲……在自然界了，雨滴下落，獵豹捕食，螞蟻搬家……這些運(yùn)動(dòng)中多有速度的變化。 物體的速度變化存在規(guī)律嗎？怎樣探索復(fù)雜運(yùn)動(dòng)蘊(yùn)含的規(guī)律？怎樣探索復(fù)雜運(yùn)動(dòng)蘊(yùn)含的規(guī)律呢？ 要探究一個(gè)物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，必須知道物體在不同時(shí)刻的速度。直接測(cè)量瞬時(shí)速度是比較困難的，我們可以借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先記錄物體在不同時(shí)刻的位置，在通過(guò)對(duì)紙帶的分析，計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度。 二、新課教學(xué) （一）進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 【實(shí)驗(yàn)】 問(wèn)題一：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)如何？　　　　 問(wèn)題二：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)小車的速度所需哪些實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟？ 步驟： 1、 附有滑輪的長(zhǎng)度板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路。 2、 用一條細(xì)繩栓住小車使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上適量的鉤碼，讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的上面。 3、 把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)。換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。 問(wèn)題三：本實(shí)驗(yàn)特別要注意哪些事項(xiàng)？ １． 固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)讓限位孔處在長(zhǎng)木板的中央位置。 ２． 滑輪不能過(guò)高。 ３． 鉤碼數(shù)量不能過(guò)多，長(zhǎng)木板兩端高低相差不能太大。 4．開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 5．先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開電源。 6．要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它。 （二）處理數(shù)據(jù) 問(wèn)題四：怎樣分析和選取紙帶上的點(diǎn)？ 1、紙帶要選擇打出的點(diǎn)清晰的 2、舍掉開始過(guò)于密集的點(diǎn) 3、用每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間為時(shí)間單位選取計(jì)數(shù)點(diǎn) 即T＝0.025s＝0.10s這樣既可方便計(jì)算，又可減少誤差。 （也可取多個(gè)間隔為一個(gè)計(jì)數(shù)間隔時(shí)間要看具體情況靈活選定；原則上能取六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。） 參考表格一： 計(jì)數(shù)點(diǎn)編號(hào) 0 1 2 3 4 5 6 時(shí)間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間 S01 S12 S23 S34 S45 S56 距離s(m) 對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)速度m/s 參考表格二： 計(jì)數(shù)點(diǎn)編號(hào) 0 1 2 3 4 5 6 時(shí)間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離s(m) 相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離S(m) S01 S12 S23 S34 S45 S56 各計(jì)數(shù)點(diǎn)速度(m/s) v1= v2= v3= v4= v5= 4、不要直接去測(cè)量?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離而是要測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離。 5、速度的計(jì)算方法：各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度是用計(jì)數(shù)點(diǎn)內(nèi)的平均速度來(lái)代替： v1= v2= （三）作出速度—時(shí)間圖象 問(wèn)題六：如何處理計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)？ 圖象法：運(yùn)用圖象來(lái)處理物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這是一個(gè)難點(diǎn)，作圖象時(shí)要標(biāo)明橫縱坐標(biāo)軸代表的物理意義，選擇合適的標(biāo)度，以各點(diǎn)瞬時(shí)速度為縱軸，時(shí)間 t為橫軸，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，描點(diǎn)：觀察和思考點(diǎn)的分布規(guī)律。從點(diǎn)的分布可以有很大把握地說(shuō)這些點(diǎn)應(yīng)該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點(diǎn)處在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱地分布在直線兩側(cè)。 問(wèn)題七：從圖上可以看出小車的速度隨時(shí)間怎樣變化？ 小車的速度隨時(shí)間均勻增加（變化）小車做勻變速(a不變)的直線運(yùn)動(dòng)。 問(wèn)題八：如何根據(jù)速度—時(shí)間圖象（ v—t圖象）求小車的加速度和初速度？ ①取任意兩組數(shù)據(jù)求出Δv和Δt，然后代入Δv／Δt求解。 ②在v—t圖象上取一段時(shí)間Δt（盡量取大一些），找出兩個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值求出Δv，代入Δv／Δt求解。 哪一種方法更好？（畫圖時(shí)讓不在直線上的點(diǎn)盡可能等量地分布在直線兩側(cè)，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段，也就是說(shuō)應(yīng)該用圖象上的點(diǎn)，而不是用實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)） 三、創(chuàng)新拓展 1、某同學(xué)用以下方法繪制的小車的v-t圖象，先把紙帶每隔0.1s 剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對(duì)齊，作為時(shí)間軸，標(biāo)出時(shí)間，最后將紙條上端中心連起來(lái)，于是得到v-t圖象。請(qǐng)你按以上辦法繪制這個(gè)圖象。這樣做有道理嗎？說(shuō)說(shuō)你的看法。 （剪下的紙條長(zhǎng)度表示0.1秒時(shí)間內(nèi)位移大小，可近似認(rèn)為速度v=，紙條長(zhǎng)度可認(rèn)為表示速度。） 2、某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端的木板墊高，使木板有一傾斜角度，是否對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響？畫出的圖象有什么不同？（無(wú)；圖象與時(shí)間軸的夾角不同） 四、練習(xí)反饋 1、在探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，下列哪些器材是本實(shí)驗(yàn)必須的？＿＿＿ ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 ②天平 ③低壓直流電源 ④細(xì)繩 ⑤紙帶 ⑥小車 ⑦鉤碼 ⑧秒表 ⑨一端有滑輪的長(zhǎng)木板 （ ① ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑨ ）達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪€需器材是：（低壓交流電源 刻度尺） 2、在實(shí)驗(yàn)“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”中，我們采用的正確方法是： A 舍掉開頭過(guò)于緊密的點(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)。 B 、為了實(shí)驗(yàn)精確，選取紙帶上第一個(gè)點(diǎn)作計(jì)時(shí)起點(diǎn) C 、每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔只能取0.1s。 D 、每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔可視打點(diǎn)密度而定，可取0.02s 、0.04s 、…n0.02s均可。 ( A D ) 3、圖中給出了從0 點(diǎn)開始每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶。0，1，2，3，4，5，6均為計(jì)數(shù)點(diǎn)。（每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出）。 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1=1.40cm S2=1.90cm S3=2.38cm S4=2.88cm S5=3.39cm S6=3.78cm 那么①計(jì)時(shí)器在打出1，2，3等點(diǎn)時(shí)小車的速度分別為： v1= cm/s ； v2= cm/s ； v3= cm/s ； v4= cm/s ； v5= cm/s ②在坐標(biāo)紙上畫出v-t 圖象 ③分析小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 參考答案： （ v1=16.50cm/s v2=21.40cm/s v3=26.30cm/s v4=31.35cm/s v5=36.30cm/s） (小車的速度隨時(shí)間均勻增加)。